摘要；本文主要从城市排水管网优化的必要性, 优化设计方法等方面开展讨论探讨本文主题，旨在与同行探讨学习，共同进步。
关键词；排水管网； 系统设计； 问题优化
在日益发展的城市影响下，城市的排水管网系统建立。伴随着城市的进一步发展，不断地扩建旧城区、不断地建设城市道路、建立新开发区、不断地调整生产经济，也不断地建立排水系统，从而逐步地提高了排水管网的应用率。然而，还面临着一系列的问题，像是不能够配合建设污水处理厂与排水管网，致使二次污染形成；发展建设跟设计规划不协调造成污水处理技术的落后，难以实现应用的需要；不确定的排水体制造成污水与雨水的合流，进而未能够有效地处理污水；直接排水河道的污水使水体受到污染等等。这一系列的问题都不利于城市排水设施的发展，优化设计市政排水管网重点是处理既定的平面布置方案之下，优化设计提升泵站、排水埋深、排水管径，以及排水管网的平面布置方案。
1.排水管网优化设计的发展
长期以来，给水排水工程基本上是依靠已有装置所取得的经验或模型试验所得结果进行设计、运行和管理，在不同程度上运用了直觉优化和试验优化方法。自20世纪60年代开始，国际上在总结经验和数理分析的基础上，逐渐建立起了各种给水排水工程系统或过程的数学模式。与此同时，随着系统分析方法、计算技术和电子计算机的发展，对于各种类型的给排水系统，开展了最优化的研究和实践。自70年代至今，美国、日本、前苏联和欧洲各国，在给排水管道和水处理等工程系统方面，不仅在方法学和计算机程序上取得了各种研究成果，而且日益广泛地将其所研制的各种计算机软件应用于给排水工程的计算机辅助设计和自动化运行管理上，并显示了明显的效果。这样不仅把设计人员从查阅图表的繁杂过程中解脱出来，加快设计进度，而且整个排水管道系统得到了优化设计，提高了设计质量。其所确定的最优方案与传统方法相比，可以降低10％以上的工程造价。
我国在70年代以同济大学环境工程学院杨钦教授为代表的专家学者，开辟了给水排水工程优化设计的新领域，为全面开展优化设计奠定了基础。
2.城市排水管网优化的必要性
从我国城市基础建设来看依然薄弱，尤其是城市中排水管网更加欠缺，如今其普及率仅仅占据65%。因此探究优化管网的设计十分必要，总体来说其必要性体现在如下几个方面:1)优化管网设计能够有效缓解快速增加的污水量，能够缓解排水系统的建设和所需之间的脱节。从现实来看，现实中所排水系统的需求是远远超出了排水系统的建设。2)优化管网设计有效降低了排水系统建设的投资成本，成为了决定管网系统投资建设能不能够成功的关键因素之一。3)因为我国的基础建设比较薄弱，投资到城市基础建设中的资金十分有限，优化了管网设计直接让所投资金获得最佳投资效益。从各个方面分析来看，对市政排水管网进行优化设计有效解决了所存在的问题，不仅仅在理论上具有重要价值，还能有效解决管网的实际问题，因此在应用中具有广阔前景。
3.市政排水管网的优化设计
（1）线性规划的方法与非线性规划的方法
线性规划的方法是根据设计的排水管网计算当中的目标函数与约束条件的非线性，各自通过一级泰勒公式展开式取代，将问题的近似解以线性规划的解充当，重复地进行迭代，以使非线性规划的最为理想的解跟迭代序列逼近。不足之处是将管径充当连续变量加以解决。面临市售管径跟计算管径相悖的矛盾，以及前期需要大的工作量。将来发展的整数规划的方法尽管在某种意义上完善了线性规划的不足之处，可是它有着比较多的整型变量，较难解答。
非线性规划的方法跟计算模型当中变量与目标函数的非线性特点相符合，能够对管道的埋深与直径进行优化选择，然而这对约束条件与目标函数构成了很大的制约。
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（2）动态规划的方法
当今我国经常应用的一种方法就是动态规划的方法，其将设计排水管道当成是一个多阶段的过程，以阶段的形式对设计过程进行划分，从而优化设计管道。这重点划分成为以下两点 ：
状态变量是节点埋深，以坡度决策实施全面的搜索。它的长处是直接性地借助标准管径，结果跟初始管径不相关，并可以对计算的深度进行控制，然而需要状态点间的埋深间隔非常小，这增加了时间间隔与存储量。为此，在这个前提下将缩小范围的迭代过程引入，然而应用具备相应的不足之处。
状态变量是管径，借助充满度与流速决策。因为能够应用的标准管径数目非常有限，为此，在存储量与计算速度方面具备比较大的长处，将来的可行管径法又得以发展。这个方法提高了优化计算的精度，且使计算机存储量与计算工作量明显减少。虽然动态规划属于处理多阶段决策的一种策略，然而在设计计算排水管道系统的时候，前阶段的设计结果会对以后选择管段设计参数产生直接性的影响。为此，通过动态规划的方法来优化设计污水管道方案也并非最为理想的方案。
（3）直接优化的方法
直接优化的方法是直接性地选择设计计算与比较可调参数或者是一系列方案，从而获得最为理想的解，其有着易验证与直观的长处，主要的方法是：
电子表格的方法属于启发式估算费用的方法，不禁止用户探究最小的成本设计。可以获得比动态规划的方法更为理想的结果，并跟设计标准的需要更加符合。
两相优化的方法是确定设计流量之后，在实现约束条件的基础上，选择最大充满度与最为经济的流速，从而获得最小坡度与最为理想的管径，尽可能地减少管道埋深。直接优化的计算方法跟人工算法大致一样，然而受到设计工作者水平的制约，得到的结果会存在差异性，所得到的结果也并不一定是最为理想的解。
4.市政排水管网设计优化措施分析
排水管道设计优化：
在对市政排水管网进行设计时，当工程专项规划和现状资料收集后，确定设计流量，在满足规范要求的管线规格、埋设深度和坡度等的多种组合中，选取合理的管径和坡度，尽可能的降低管线埋设深度，做到保护环境、节约土地、技术先进、经济合理、安全可靠，适合本区域的实际情况。最大程度上减少施工工程量，并节约各项资源。管线平面布置设计时，应遵循定线基本原则，即干管支管均尽量采取直线设计方案，减少拐弯情况。
市政排水管道工程设计，需要结合本地区经济发展，以及城市总体规划需求来进行，在保证排水管网正常服务的同时，降低对其他市政工程的影响。排水管道设计一般选择用圆形管材，此种管材具有结构稳定，水流条件好等优点；圆形管道市场种类较多，采购选择面，可以确保污水管线内水流通畅，并减少管内污水的积聚。
结 语；污水管网的优化设计是给排水工程优化设计的一个重要分支。近年来，国内科研人员在污水管网优化设计方面进行了大量的研究工作，得出了不少关于污水管网优化设计的方法。随着我国国民经济的快速发展，城市排水管网系统不断进行完善，城市有的市政管网系统也需要不断改造。在排水管网的设计中，应根据已经设计参数和条件，结合实际情况，进行管网的设计。这是排水管网设计的关键问题。
参考文献；
（1）论市政排水管网的优化设计_张亮
（2）论市政排水管网的优化设计_伍洋
（3）市政排水管网的设计及优化_贺翠萍
（4）市政排水管网的优化设计探讨_袁媛
（5）市政排水管网的优化设计研究_王飞
（6）市政排水管网优化设计的方法_刘海涛
（7）优化市政排水管网设计探讨_李敏
论文作者:陈光
论文发表刊物:《基层建设》2016年30期
论文发表时间:2017/1/11
标签：管网论文; 优化设计论文; 方法论文; 市政论文; 污水论文; 管径论文; 城市论文; 《基层建设》2016年30期论文;